1、高考综合复习 恒定电流 专题 一、电流和电流强度I 二、电阻R1、定义式： 2、电阻定律： ，为电阻率。3、测量：伏安法测电阻，欧姆表。4、超导体三、闭合电路欧姆定律： 1、UI关系曲线2、电源的输出功率、内阻消耗的电功率、电源的总功率P总=I P出=IU P内=I2r当外电路电阻与内阻相等时，电源的输出功率最大。例题分析：例1、一个电源的电动势为、内阻为r，在外电路上接一个电阻R0和一滑动变阻器R，求滑动变阻器消耗的最大电功率是多少？定值电阻R0消耗的最大电功率是多少？ 分析：（1）由前面的知识复习，已知道：若外电路电阻与内电路电阻阻值相等，则外电路消耗的电功率最大。因此，我们可以用等效思想
2、将R0与r看作新电源的内阻（r+R0），新电源的电动势仍为。这样，当R的阻值与内阻（r+R0）相等时，变阻器R消耗的电功率最大，等于 。（2）第2问与第1问的问题看起来相似，但实际上却是完全不同的两个问题。区别就在于第2问涉及的是一个定值电阻消耗的最大电功率问题。由电功率定义知，R0消耗的电功率P=I2R0，可见，I取最大值时，R0消耗的电功率最大，由于 ，所以R取最小值即R等于零时，定值电阻消耗的功率最大，等于 。小结：此题两问分别涉及定值电阻与可变电阻消耗的最大电功率问题，处理方法不同。切不可将“外电路电阻与内电阻相等时，外电路消耗的电功率最大”这一结论无条件地、任意的推广。例2、如图，直
3、线A为电源的路端电压U与电流I的关系图象，直线B是电阻R的两端电压与其中电流I的图象。用该电源与电阻R组成闭合电路，则电源的输出功率为_，电源的效率为_。 分析：A图线是UI特性曲线，从A图线上可以获取的信息是：纵轴截距，横轴截距短路电流 ，所以，知道电源电动势=3V，内阻r=0.5。电阻R的阻值可由图线B的斜率得出：R=1。电路见上图。据闭合电路欧姆定律 和PR=I2R，可得电源的输出功率为4W，效率 。小结：A、B两图线分别给出了电路中电源及电阻的信息，应注意利用图象寻找有关信息，另外，也应注意区分两条图线。 例3、在如图所示的电路中，电源的电动势为。内电阻为r，当滑动变阻器的滑片P处于R
4、的中点位置时，小灯泡L1、L2、L3的亮度相同。若将滑片向左滑动时，三个小灯泡的亮度如何变化？ 分析：第一步应画出等效电路图。画等效电路图时，不妨在原图上用字母将各结点标出，因理想导线上各点等电势，故b、d两点是等电势的（即同一点）。依照原电路图，将各用电器连接到相对应的两结点间，画出上述等效电路图。第二步利用闭合电路欧姆定律，判断通过各小灯泡电流的的变化情况，进而知道各灯的亮度变化情况。由于滑片P向左滑动，则外电路电阻变小，总电阻变小。由 ，知道总电流I变大，内电压变大。而内、外电压之和等于（定值），故路端电压变小，通过L3的电流变小，L3变暗。由于总电流I变大，而通过L3的电流变小，故通过
5、L1的电流变大（电压变大），L1变亮。由于路端电压为小，而L1两端的电压变大，故L2两端的两压变小，L2变暗。小结：注重画等效电路图。方法在于寻找等势点。应熟练应用闭合电路欧姆定律，及部分电路欧姆定律。判断通过某一用电器的电流及其两端电压的变化情况。例4、如图，当R增大时，平行板电容器中，原来静止的带电油滴如何运动？ 分析：原来静止的油滴是在重力及电场力的作用下平衡的。电容器两端的电压等于R两端的电压。由于R增大时，I减小、内电压减小，所以R两端的电压增大。故由 知电场强度E变大，电场力Eq变大。带电油滴向上加速运动。小结：此题将力平衡与含容电路融合于一题之中。是电路中常见的一类题目。本章练习
6、：（附后）恒定电流内 容要 求说 明1、电流，欧姆定律，电阻和电阻定律2、电阻的串、并联，串联电路的分压作用，并联电路的分流作用3、电功，电功率，串联、并联电路的功率分配4、电源的电动势和内电阻，闭合电路的欧姆定律，路端电压5、同种电池的串联6、电流、电压和电阻的测量；电流表、电压表和欧姆表的使用，伏安法测电阻BBBB不要求解含有电流跟电动势方向相反的电路和电桥的问题练习题：1、氢原子中的电子e绕原子核转动的轨道半径为r，转动的周期为T，把其等效成环形电流其值为_。2、有一段横截面积为S=1mm2的金属导线，上面通有1安的电流，导线中单位体积内所具有的自由电子数n=8.51028/m3。求导线
7、中自由电子的运动速度。3、白炽灯泡的灯丝断了以后，轻摇灯泡，可以将断了的灯丝搭接上。若将这只灯泡再装入原电路中，其亮度与原来相比A、亮些 B、暗些 C、一样亮 D、都有可能4、将一条电阻丝对折后接到原来的电路中，若电阻两端的电压保持不变，这时电阻消耗的功率是原来的A、2倍 B、4倍 C、1/2 D、1/45、两根电热丝由同种材料制成，它们的长度相同但横截面的半径不同。把它们串联在电路中。则这两根电热丝各自消耗的功率P与横截面的半径r的关系是A、P跟r2成反比 B、P跟r成反比 C、P跟r2成正比 D、跟r成正比6、一个电阻器标有“1k40W”，它允许通过的最大电流是多少？允许加在两端的最大电压
8、是多少？若有两个这样的同样的电阻，把它们按串联方式连接，能够承受的最大电压是多少？若按并联方式连接，能够承受的最大电流是多少？7、把“6V3W”和“10V6W”的两个电阻串联起来，在两端允许加的最大电压值是多少伏？能够通过的最大电流为多少安？8、有三个电阻的阻值都是1k，功率都是1W。把它们连成如图所示的混连电路，相当于什么规格的电阻A、0.66k，1.5WB、3k，3WC、1.5k，3W D、1.5k，1.5W 9、如图所示，三个电阻的阻值是R1=8、R2=5、R3=20，在AB间接上电源后，三个电阻的功率之比为A、8:5:20 B、5:4:1 C、2:1:1 D、10:4:1 10、有三个
9、完全相同的电灯接在如图所示的电路中，设电源两端的电压不变，灯丝的电阻不随温度变化。求闭合K前后A灯的功率之比。 11、有一个电炉子上面标有“220V 800W”，将其接入110V的电路中，它实际消耗的电功率为_。12、当电源的电压比电烙铁的额定电压下降10%后，它的实际功率比额定功率下降了_%。13、如图所示，要使电阻R1消耗的功率最大，应该把电阻R2的阻值调节到A、R2=R1+r B、R2=R1+r C、R2=r D、R2=0 14、一个电源的电动势为，内电阻为r，在外电路上接一个电阻R和一个滑动变阻器R。求滑动变阻器取什么值时，在滑动变阻器上所消耗的功率最大。 15、电路如图所示，已知电源
10、的电动势为、内电阻为r，A、B两个定值电阻的阻值分别为R1和R2。今调节可变电阻C，使其获得不同的电功率。试确定使可变电阻C出现最大电功率时C的电阻值R3，并导出其最大电功率的表达式。 16、如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图象，直线B是电阻R的两端电压与其中电流I的图象。用该电源与电阻R组成闭合电路，则电源的输出功率为_，电源的效率为_。 17、用伏特表测量某段电路两端的电压时，伏特表的示数为5V。如果这段电路两端的电压不变，将2k的电阻与伏特表串联后再测电路两端的电压，伏特表的示数变为3V，这块表的内阻为A、1k B、2k C、3k D、4k18、如图所示，两块伏特表的读数
11、都是35V。如将两块伏特表对调，V1的读数是30V，V2的读数是40V。设AB两端的电压保持不变，两块伏特表的内阻各是多少？ 19、在如图所示的电路中，电源的电动势为16V，内阻不计。R1=R4=3，R2=R3=5，电容C=1F，电容器上极板的带电量为A、-610-6C B、410-6CC、-410-6C D、810-6C 20、一辆电瓶车质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24V的电压，使车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A。设车受的阻力为车重的0.02倍，则此电动机的内阻是A、4.8 B、3.2 C、1.6 D、0.421、微型吸尘器的直流
12、电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为_。22、在如图所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动过程中，安培表的读数A、从小变到大 B、从大变到小 C、先变小再变大 D、先变大再变小 23、在如图所示的电路中，电源的电动势为，内电阻为r，当滑动变阻器的滑片P处于R的中点位置时，小灯泡L1、L2、L3的亮度相同时，若将滑片向左滑动时，三个小灯泡的亮度将怎样变化？ 24、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，电阻为r
13、。设电流表A的读数I，电压表的读数为U。当R5的滑动触点向图中a点移动时A、I变大，U变小 B、I变大，U变大 C、I变小，U变大 D、I变小，U变小 25、在用如图的电路做实验时，接通电源后发现安培表无读数。在检查电路时测得变阻器两端无电压，灯泡两端的电压与电源电压相同，由此可知电路中发生故障的是_（故障只有一处）。 26、如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是A、R1断路 B、R2断路 C、R3短路 D、R4短路 27、把一块最大量程为U的伏特表，扩大成为量程为10U的伏特表，原伏特表
14、的内阻为RV，需要串联一个多大的电阻？写出扩大到n倍量程时所串联电阻的表达式。28、一块电流表的内阻为12，当通过它的电流为2mA时，指针偏转一个小格。要使偏转一个小格的电流为1A时，正确的做法是A、在表上并一个0.024的电阻 B、在表上并一个0.24的电阻C、在表上并一个0.012的电阻 D、在表上并一个0.12的电阻 29、如图所示，R1和R2是两个定值电阻，R1的阻值很大，R2的阻值很小，G是一个灵敏电流计，则下列判断正确的是：A、只闭合K1，整个装置相等于伏特表B、只闭合K2，整个装置相等于安培表C、K1和K2都断开，整个装置相当于灵敏电流计D、K1和K2都闭合，整个装置相当于安培表
15、练习答案：1、 2、7.410-5m/s 3、A 4、B 5、A 6、Im=0.2A Um=200V 串联，U=400V， 并联，I=0.4A7、Umax=14.3V，Imax=0.5A8、D 9、D 10、P1:P2=9:16 11、200W 12、19% 13、D 14、R+r=R15、R3= P3= 16、4W，66.7% 17、C 18、R2=300，R1=240，19、C 20、C 21、60% 22、C（电表内阻不可忽略）23、L1变亮，L2、L3变暗 24、D 25、灯断路 26、A 27、R串=9RV；（n-1）RV 28、A 29、AD在线测试窗体顶端选择题1电路中每分钟有6
16、1013个自由电子通过导体的横截面，那么电路中的电流强度是： A、0.016微安 B、1.6毫安 C、16微安 D、0.16微安 窗体底端窗体顶端2如图1所示，是在同一金属导体上加不同电压，温度不变时测得的U-I图线，若保持导体长度不变，而增加其截面积，则这段导体的电阻将： A、等于1.0欧姆 B、小于2.0欧姆 C、大于2.0欧姆 D、可能为4.0欧姆 窗体底端窗体顶端3如图2所示，R1=10欧，R2=20欧，变阻器R3的最大值30欧，则A、B两点间电阻的取值范围从 欧到 欧。 窗体底端窗体顶端4一平行板电容器C极板是水平放置的，它和三个可变电阻及电源联结成如图3所示的电路。今有一质量为m的
17、带电油滴悬浮在两板之间静止不动，要使油滴上升，可采用的办法是： A、增大R1 B、增大R2 C、增大R3 D、减小R2 窗体底端窗体顶端5如图4所示，直线a为某电路上电源的路端电压与电流的U-I图线，直线b为电阻R的U-I特性曲线，用此电源和电阻组成闭合电路后，电源输出功率为 瓦，电源内阻为 欧 窗体底端窗体顶端6两个伏特表V1和V2是完全相同的两个电流表改装的，V1量程是5伏，V2量程是15伏，为了测1520伏电压，我们把V1与V2串联起来用，以下叙述正确的是： A、V1、V2的读数相同 B、V1、V2指针偏转角度相等 C、V1、V2读数不同，指针偏转角也不同 D、V1、V2读数之比等于两伏
18、特表内阻之比 答案与解析 答案：1D 2B 310；22 4C D 54；0.5 6B D解析：1解：D。由电流强度的定义式 有： =1.610-7（A）=0.16（A）故选D。2解：B。由U-I图线有电阻 由电阻定律 ，依题意有：增加其截面积导致电阻减小，故选B。3解：10，22。当R3触头滑至最左端时R3=0，则将R2短路掉RAB=R3=10当R3触头滑至最后端时，AB之间电阻最RAB=R1+R并=10+12=22AB两点间电阻的取值范围从10欧到22欧4解：C、D。对m受二个力作用：重力和电场力，为使其上升，增大电场力即可，F电=qE=qUc/d，而Uc=UR3，故增大R3或减小R2均能
19、使UR3增大，即使油滴m上升。5解：4；0.5。由U-I特性曲线中a图线有：=3（V），r=0.5（）由b图线有：R=1（）由闭合电路欧姆定律和功率P出=UI=I2RP出=I2R= 2R=（ ）21=4（W）6解：B、D。把V1和V2串联使用时，组成伏特表的电流表和分压电阻都是串联关系，通过完全相同的分配关系，分配在V1和V2两端的电压，即V1和V2读数之比等于两只伏特表内阻之比。高 考 题 萃 1、（1997Q）在图2所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正级a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的
20、b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：（）A、直流10V档 B、直流0.5A档 C、直流2.5V D、欧姆档2、（2002Q）在如图3所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时，A、I变大，U变小 B、I变大，U变大 C、I变小，U变大 D、I变小，U变小3、（1998S）某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在电压为380伏的电动机带动下以0.4米/秒的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9千瓦，不载人时测得电动机中
21、的电流为5安，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为_（设人的平均质量为60千克，g=10米/秒2）4、（2001B）如图5所示，AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直，EF与AB、CD接触良好。图中电压表为理想电压表。电池的电动势和内阻都不变，B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略。当EF处于图中位置时，电压表的读数为U1=4.0V，已知将EF由图中位置向左移动一段距离L后，电压表的读数变为U2=3.0V。若将EF由图中位置向右移动一段距离L，电压表的读数U3是多少？5. （2003
22、Q）用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率。给定电压表（内阻约为50k）、电流表（内阻约为40）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250）及导线若干。 （1）画出测量R的电路图。（2）图1中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤： 。求出的电阻值R 。（保留3位有效数字）（3）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为 ，直径为 。（4）由以上数据可求出 。（保留3位有效数字）答案：1、A解析电路正常工作时，R1上的电压U1约4V，R2上的电压约2V，电源外电压不大于6V，用直流1
23、0V档测量电压不会超过量程。按题设操作规程用直流10V档接a、b两点，若a、b是断线，万用表示数为6V；若其余两根有一根断了，万用表无示数，若a、b线未断接a、c两点，万用表无示数，是电源与R2之间导线断了，有示数约6V是R1、R2之间的导线断了。上述情况表明用直流2.5V档测量会超过其量程。若用直流0.5A档，按题设步骤测量，万用表表笔接a、b，a、b间导线断了，表示数约 ，接a、c，若a、c间导线断了，示数约1.2安，超过量程了，若R2与电源间那根线断了，则表中无示数。若用欧姆档测量，表笔接a、b，若a、b间导线断了，通过万用表电流为0.4安，将大大超其允许通过的电流；若a、b未断，R1与
24、c间导线断了，万用表接a、c，通过表电流大到1.2安，更是不能允许的了。2、D3、25解析自动电梯空运时消耗的功率P消=IU=5A380V=1900W，设自动电梯同时乘载的最多人数为n，则用于载客的功率P=nmgsin30v由Pm=P+P消即4.9103=n6010 0.4+1.9103n=254、6V解析由于电压表是理想的，可以看成电压表测得的电压值就是EF两端的电压，设开始时电路的总电阻为R， 移动后增加的电阻为R0， 联解三式得 5 （1） 或 （2）作UI直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧。求该直线的斜K，则RK。229（221237均为正确）。（3）0.
25、800cm 0.194cm（4）8.46102m（8.161028.76102m均为正确）课外拓展 巨电流变效应将使电流变液实用成为现实 物理所从一九九三年开始电流变液机理和材料方面的研究。香港科技大学物理系温维佳博士(物理所客座研究员), 沈平教授等与物理所陆坤权研究员合作，最近在电流变液研究方面获重要突破。这种巨电流变效应及解释其机理的理论模型，为电流变液研究提出新途径，将使电流变液走向技术实用成为现实。结果在2003年10月5 日自然杂志材料专刊发表。论文发表后，立即受到该领域专家的广泛关注。 “新科学家”和“科学”等网站发表了评述文章。众多媒体，如“华盛顿邮报”等也作了报道。电流变液由
26、介电颗粒与绝缘液体混合而成。当外电场作用时，电流变液的剪切强度随电场的增加而变大，可由液态转变成类似固体物质。这种转变是可逆的，响应时间为毫秒量级。电流变液剪切强度连续可调、快速响应和可逆转变的奇特性质，是独一无二的软硬程度可调节的智能材料，具有广泛和重要的应用价值。可以用于离合器、制动器，阻尼系统、减震器、无级变速器、阀门、机电耦合控制等。美国能源部在1992年5月电流变液评估报告中认为“电流变液将使工业和技术的若干部门出现革命性的变革”。但电流变液没有得到普遍应用，主要是由于电流变液剪切强度低，只达到10千帕左右，不能满足工程应用要求。目前国际上主要应用磁流变液材料。他们研究成功具有巨电流
27、变 (Giant Electrorheological 简称GER) 效应的纳米颗粒电流变液。GER流体由表面包裹有尿素(Urea)薄层的 (BaTiO(C2O4)2) 纳米颗粒与硅油混合而成。此类材料的电流变效应远远突破了通常理论所预测的“上限”，剪切强度可超过130千帕，比现有电流变液高一个量级以上。其剪切强度与外加电场呈线性变化关系, 而非通常的二次方关系。用他们新建立的“表面极化饱和”物理模型圆满地解释了GER效应，计算结果与实验结果吻合。此项研究得到国家自然科学基金会杰出青年学者基金资助。附：新材料“电流变液”最近几年，一种新型材料崭露头角，它就是“电流变液”。在没有外加电场的时候，它呈液态，加上电场时，其粘度可以在瞬间增加几个数量级，甚至可成为固态，能够承受较大的剪切应力，而当撤去电场后 ,其粘度又很快恢复原值。由于响应的速度很快，被人称作“机敏材料”。专家预测，这种材料在机电一体化控制、汽车、通用机械等领域有着广泛的应用前景 ,并有可能在这些部门引起革命性的变化。由于该项技术的重大意义，已经成为目前先进工业国家积极研究的前沿高新技术。窗体底端
